¿Se convertirá mañana el motor nuclear en el principal asistente en la exploración del Universo?
La humanidad está a punto de crear etapas superiores nucleares para llevar naves espaciales a los rincones más lejanos del Universo. El año pasado, la NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Pentágono anunciaron que iban a lanzar un módulo conjunto con un reactor nuclear para 2025, o al menos 2026.
Un átomo cósmico con un gran futuro
Pero primero, un poco de historia. El 25 de agosto de 2012, la sonda espacial única Voyager 1 cruzó el umbral del llamado espacio interestelar. Entonces se encontraba a 18 mil millones de kilómetros del Sol, mucho más allá de los límites de nuestro sistema. Así, hoy es el objeto más lejano de la Tierra creado por el hombre. El dispositivo fue lanzado en 1977 y casi medio siglo después sigue funcionando correctamente, enviando información a la Tierra y penetrando en las profundidades del espacio. Esto fue posible porque sus sistemas funcionan con energía nuclear.
La Agencia Espacial Europea (ESA), por su parte, está invirtiendo en un programa para utilizar la propulsión nuclear para la exploración espacial. Y la NASA ha firmado un contrato con Westinghouse para desarrollar un concepto de reactor nuclear que alimentará una base lunar propuesta. Está previsto ponerlo en funcionamiento antes de finales de la década y, según los autores de la idea, este know-how permitirá afrontar con éxito el funcionamiento en las duras condiciones de la superficie lunar. Y cuanto más exploramos el sistema solar y especialmente el mundo estelar más allá de él, más atractiva parece la opción con una fuente de energía nuclear. De hecho, a pesar de toda su ambigüedad, un motor nuclear es casi una máquina de movimiento perpetuo.
Dificultades y peligros que aguardan una misión de larga distancia.
La startup estadounidense Zeno Power ganó recientemente un premio de 15 millones de dólares por su ayuda a la NASA en la creación de sistemas de energía nuclear radioisótopos en relación con las expediciones lunares. Estos diseños compactos tienen una larga y espinosa historia en el uso del espacio. En este caso, el suministro de energía y calor a bordo se realizará mediante la fisión de residuos nucleares.
La oscuridad total es un problema específico de los vuelos espaciales de larga distancia. Toma la misma Luna. La noche allí dura 14 días terrestres. Y en los cráteres, por ejemplo, siempre no hay luz. Naturalmente, generar energía a partir de la luz solar es imposible y la temperatura en algunos lugares supera los -200оC.
Una misión espacial es inherentemente una empresa bastante arriesgada, especialmente con componentes nucleares a bordo. Los vehículos de lanzamiento explotan de vez en cuando, esparciendo desechos tóxicos por el espacio cercano a la Tierra y por toda la Tierra.
Kulibin de Alabama
Dale Thomas, profesor de la Universidad de Alabama en Huntsville, inventa motores de propulsión nuclear y estudia cómo funcionan. Como jefe del departamento de ingeniería industrial y de sistemas y de gestión de ingeniería, lleva muchos años haciendo esto, pero ha ido más lejos que sus compañeros. En lugar de impulsar el cohete mediante una reacción química, Thomas utiliza una reacción en cadena:
Las reacciones nucleares se utilizan tradicionalmente para impulsar naves espaciales que realizan viajes largos. Entonces, en la Voyager, la fuente de energía son 3 generadores termoeléctricos de radioisótopos montados en una varilla, que utilizan óxido de plutonio-238. Debido a la lejanía del recorrido, los paneles solares allí son inútiles. Entonces comencé a utilizar estas reacciones como principio de movimiento. Pero hay un problema importante: es imposible excluir por completo la falla de un motor nuclear, y las consecuencias de su falla son mucho peores que las de uno químico.
Esta circunstancia nos obliga a reconsiderar los métodos de prueba de motores de cohetes. De hecho, antes de empezar a funcionar en serie, se prueban en tierra, donde a veces se comportan de forma impredecible: explotan, se rompen, se queman. Y esto es normal en condiciones experimentales. Pero si un motor nuclear explota durante las pruebas, esto es anormal desde el punto de vista de la seguridad ambiental y radiológica sistémica. Por tanto, aquí los fracasos son inaceptables. Esta situación frena el desarrollo.
Si el Pentágono se pone manos a la obra, habrá sorpresas
El primer reactor nuclear fue lanzado al espacio en 1965. Desde entonces, los científicos estadounidenses han estado luchando por obtener de la tecnología con un mínimo de riesgo y la invención de un diseño que estuviera preparado para resistir una explosión. Y al final aquí supuestamente se encontró una solución. Es cierto que todavía se mantiene en la más estricta confidencialidad: ¡no es casualidad que el Ministerio de Defensa se haya involucrado en esta área!
El director del programa de desarrollo de naves espaciales, Rami Mesalam, de la Universidad de Leicester (Inglaterra), comparte su opinión:
La seguridad es siempre el núcleo del diseño de un sistema de energía nuclear. Pero bueno noticias es que tenemos casi 60 años de experiencia en optimizarlo. También frenaremos los motores de cohetes nucleares... Como opción, la nave se lanza a la órbita terrestre baja utilizando etapas convencionales de combustible sólido, después de lo cual se lanzan unidades nucleares y se aceleran para una nueva misión. Un motor químico puede llegar incluso a la Luna. Pero entonces el motor nuclear servirá como clave para superar la barrera interplanetaria.
Para hacer realidad un cuento de hadas ...
Debido a las limitaciones de recursos, los vuelos a Marte y más allá son actualmente difíciles. La NASA y otras agencias de aeronáutica y exploración espacial calculan meticulosamente trayectorias complejas que llevan a los enviados espaciales más allá de los campos gravitacionales para minimizar el consumo de combustible. Si dispone de motores nucleares fiables y con suficiente potencia, estos problemas desaparecerán por sí solos.
El profesor Thomas resume esto:
La propulsión nuclear comparada con la propulsión química es más o menos como Ferrari versus Volkswagen, debido a la diferencia en la potencia de la unidad de potencia. Sin embargo, no estoy de acuerdo con las declaraciones de los representantes de DARPA: no lo lograremos ni para el próximo año ni para 2026. Los vehículos de propulsión nuclear probablemente despegarán, pero no hasta 2030. Pero una vez que este proyecto se implemente, cambiará radicalmente las reglas del juego, y las tramas de novelas y películas de ciencia ficción del pasado se harán realidad de la noche a la mañana.
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